微生物的生長繁殖與生長因子

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1、第五章微生物的生長繁殖與生存因子一、微生物生長繁殖的概念細菌兩次細胞分裂之間的時間稱為世代時間。在一定培養(yǎng)條件下，世代時間是一定的。如果營養(yǎng)成分不同，世代時間不同。不同種的微生物，世代時間不同。原核微生物的繁殖速度比真核快，專性厭氧菌的世代時間多數(shù)比好氧菌的長。生長生物個體由小到大的增長，即表現(xiàn)為細胞組分與結構在量方面的增加繁殖指生物個體數(shù)目的增加第一節(jié)微生物的生長繁殖一、研究微生物生長的方法微生物生長分個體生長和群體生長。培養(yǎng)方法有分批培養(yǎng)和連續(xù)培養(yǎng)。（一）分批培養(yǎng)分批培養(yǎng)是在一個封閉的、有一定體積的液體培養(yǎng)

2、基的容器中接種少量細菌在特定條件下進行培養(yǎng)。在分批培養(yǎng)中微生物只完成一次生長循環(huán)。細菌的生長曲線：將少量細菌接種到一定體積的新鮮液體培養(yǎng)基中進行分批培養(yǎng)，定時取樣，以細菌數(shù)目的對數(shù)為縱坐標，培養(yǎng)時間為橫坐標，可繪制出細菌的生長曲線。停滯期生長曲線可分：對數(shù)期靜止期衰亡期1、停滯期（遲滯期或適應期）（lagphase）:將細菌接種到某一培養(yǎng)基后，細菌并不立即繁殖而是經過一段適應期才能生長繁殖。調整適應表現(xiàn)在合成多種酶、完善體內的酶系統(tǒng)及其他細胞成分。特點：（1）細胞質均勻（2）代謝活力強（3）蛋白質和RNA含量增加

3、（4）體積顯著增加，許多桿菌可長成長絲狀（5）形成誘導酶的能力強（6）對環(huán)境變化敏感影響因素：（1）接種量。接種量大，停滯期可縮短（2）菌齡。菌種年輕，對數(shù)生長期接種，停滯期可能很短甚至不明顯（3）營養(yǎng)。如果種子培養(yǎng)基與新接種的培養(yǎng)基成分相同，則對菌生長有利。從豐富培養(yǎng)基轉入貧營養(yǎng)基，停滯時間拉長，反之減少；（4）菌種特性。大腸桿菌停滯期長，分枝桿菌長2、對數(shù)期（指數(shù)期）logphase細菌生長速度達到最大，數(shù)量以幾何級數(shù)增加。特點：（1）細菌迅速分裂，菌數(shù)按幾何級數(shù)增加；（2）世代時間最短，而且恒定；（3）生長

4、速度最高而且恒定；（4）代謝活力強無死亡；（5）菌體整齊，體積恢復到原來大??；（6）對環(huán)境敏感，生理性狀及菌體成分較一致世代時間的計算：x2=x1·2n以對數(shù)表示：lgx2=lgx1+nlg2生長速率常數(shù)平均世代時間影響因素：（1）溫度。在適溫范圍內，每增加10℃，生長速度提高1倍；（2）營養(yǎng)；（3）氧氣。好氧菌若能供給充足的氧，可能使對數(shù)期延長。3、靜止期stationaryphase由于營養(yǎng)消耗，供應不足及代謝產物的積累，這時一部分菌死亡，細菌進入靜止期。靜止期到來的原因主要是：①營養(yǎng)物尤其是生長限制因子的耗

5、盡；②營養(yǎng)物的比例失調，例如C／N比值不合適等；③酸、醇、毒素或H2O2等有害代謝產物的累積；④pH、氧化還原勢等物化條件越來越不適宜。特點：（1）菌數(shù)達到最高峰；（2）活菌數(shù)達到動態(tài)平衡；（3）生長速率為零；（4）開始積累貯存物質影響因素：（1）前期主要是營養(yǎng)，補充營養(yǎng)可延長靜止期；（2）后期主要是代謝產物的積累；（3）離子、pH等物化條件失去平衡4、衰亡期declinephase由于營養(yǎng)缺乏和代謝產物積累造成自身中毒，細胞生長受阻，時間和菌數(shù)對數(shù)呈反比，生長曲線直線下降。特點：（1）生長速率為負值，活菌數(shù)減少

6、；（2）細菌發(fā)生自溶現(xiàn)象autolysis（3）代謝產物大量積累；（4）形態(tài)多變，出現(xiàn)畸形或衰退形。（一）連續(xù)培養(yǎng)原理：如果在培養(yǎng)器中不斷補充新鮮營養(yǎng)物質并及時不斷地以同樣速度排出培養(yǎng)物，理論上講，對數(shù)生長期可以無限延長。1、恒濁連續(xù)培養(yǎng)不斷調節(jié)流速而使細菌培養(yǎng)液濁度保持恒定的培養(yǎng)方法。根據培養(yǎng)器內微生物的生長密度，并借光電控制系統(tǒng)來控制培養(yǎng)液流速，以取得菌體密度高、生長速度恒定的微生物細胞。恒濁連續(xù)培養(yǎng)可以不斷提供具有一定生理狀態(tài)的細胞，可以得到以最高生長速率進行生長的培養(yǎng)物，在微生物工業(yè)上運用此法可得到大量菌

7、體及相應的代謝產物如乳酸、乙醇。2、恒化連續(xù)培養(yǎng)維持進水中的營養(yǎng)成分恒定，從而保持細菌的恒定生長速率稱恒化連續(xù)培養(yǎng)，也稱恒組成連續(xù)培養(yǎng)。恒化連續(xù)培養(yǎng)基中，某種必須的營養(yǎng)物質必須在低濃度作為限制性因子，其他成分過量。這樣，細菌的生長速率取決于限制性因子的濃度。常用的限制性營養(yǎng)物質有作為N源的氨、氨基酸；作為C源的葡萄糖、麥芽糖、乳酸；生長因子、無機鹽等。稀釋度（率）：新鮮培養(yǎng)基流入的速度為f，培養(yǎng)器中培養(yǎng)液體積為V，稀釋度為D=f/V，表示單位時間內，新加入的培養(yǎng)基體積與培養(yǎng)器內培養(yǎng)基總體積之比。隨著D增大，細菌濃

8、度先升后降，但在相當大范圍內這種變化不明顯。當稀釋度增大到最大比生長速率時，微生物的增長速率趕不上流出速率，結果必然是到某一時刻，微生物濃度降到維持生長所必需的最低濃度（臨界濃度）之下，這時培養(yǎng)器內微生物濃度趨于零。這時的D為臨界稀釋度。三、細菌生長曲線在廢水處理中的應用在廢水生物處理時，可利用不同生長階段的微生物處理廢水：常規(guī)活性污泥法：減速期，靜止期生物吸附法：生長下